Если человек вкладывает немалые деньги в покупку и отделку квартиры или строительство частного дома, значит стремление к комфортному проживанию ему не чуждо. Однако не всегда это стремление подтверждается реальными конструкторскими и дизайнерскими решениями. В особенности, это касается внутренних инженерных систем.
Довольно странно видеть в изысканном интерьере радиатор, подсоединенный к системе с помощью двух обычных шаровых кранов (рис. 1).
Рис. 1. Подключение радиатора с помощью шаровых кранов
Рис. 2. Направление потоков в полуоткрытом шаровом кране
То есть ни проектировщик, ни дизайнер, ни монтажник не подсказали хозяину, что тепловой комфорт помещения тоже не свалится на него с потолка – его надо обеспечить грамотно подобранной и удобной системой терморегулирования. Шаровой кран даст возможность жильцу только полностью перекрыть отопительный прибор, так как регулировать им тепловой поток отопительного прибора нельзя. Этот запрет предписан строительными нормами и обусловлен тем, что шаровой затвор в полуоткрытом положении направляет поток теплоносителя, который может содержать нерастворимые абразивные частицы, на стенку корпуса крана, не рассчитанную на длительное абразивное воздействие (рис. 2).
Результатом может быть выход шарового крана из строя значительно раньше расчетного срока эксплуатации.
Ручные радиаторные клапаны специально разработаны для регулирования теплового потока от отопительных приборов (рис. 3).
Рис. 3. Подключение радиатора с помощью ручных радиаторных клапанов
Их вентильная головка аналогична той, что применяется в смесителях (рис. 4).
Рис. 4. Радиаторный клапан ручной регулировки VT.007.LN
Рис. 5. Карикатура, иллюстрирующая пользование ручным радиаторным клапаном
Такими клапанами можно добиться от радиатора требуемой в мощности. И всё бы было замечательно, если бы эта требуемая мощность была постоянной во времени. Но климатические условия за окном постоянно меняются: днём – одна температура наружного воздуха, к вечеру – другая; то квартиру прогревают солнечные лучи, то нет. Получается, что для поддержания желаемой температуры в помещении нужно время от времени подходить к радиатору и перенастраивать клапан. Вряд ли такое положение дел можно назвать «комфортом» (pис. 5).
Рис. 6. Установка термостатического клапана на радиаторе
Чтобы отопительный прибор оперативно реагировал на изменяющуюся температуру воздуха в помещении логичнее установить на радиатор термостатический клапан (рис. 6).
Кстати, требование по установке таких клапанов закреплено в п. 6.4.9. СП 60.13330.2012 «В жилых и общественных зданиях у отопительных приборов следует, как правило, устанавливать автоматические терморегуляторы. Автоматические терморегуляторы допускается не устанавливать при техническом обосновании. При применении декоративных экранов по 6.4.6 терморегуляторы должны иметь термоголовку с выносным датчиком».
Рис. 7. Способы управления термостатическим клапаном
-
Термостатический клапан представляет собой запорно-регулирующую арматуру, которая может управляться тремя способами:
- вручную с помощью регулировочного колпачка (рис. 7-1);
- автоматически с помощью термоголовки (рис. 7-2);
- автоматически по команде комнатного термостата (рис. 7-3).
Управление с помощью регулировочного колпачка превращает термостатический клапан в обычный клапан ручной регулировки, поэтому его недостаток очевиден – отсутствие оперативного влияния на температуру воздуха в помещении.
Термоголовка в паре с термостатическим клапаном даёт возможность автоматизировать процесс управления теплоотдачей радиатора. Термочувствительный элемент термоголовки (газонаполненный, жидкостный или твердотельный) при изменении температуры окружающего воздуха воздействует на шток клапана, заставляя золотник перемещаться в ту или иную сторону, соответственно изменяя поток теплоносителя, поступающего в нагревательный прибор.
Здесь необходимо отметить, что прежде чем приобретать термостатический клапан, необходимо выяснить, какая система отопления используется в здании. Дело в том, что большинство предлагаемых на рынке клапанов предназначено исключительно для двухтрубных систем. У них низкая пропускная способность и в однотрубной системе такой клапан не обеспечит достаточного поступления теплоносителя.
Для однотрубных систем используются специальные клапаны повышенной пропускной способности (рис. 8).
Рис. 8. Термостатический клапан для однотрубной системы VT.034
Терморегуляторы на основе термостатического клапана и термоголовки, однако, также не лишены ряда недостатков.
Рис. 9. Жидкостная термоголовка с выносным датчиком VT.5010
Во-первых, термоголовка, как правило, расположена в зоне влияния конвективных тепловых потоков, исходящих от радиатора и подводящих трубопроводов. Соответственно, реагирует она не на изменение температуры воздуха в помещении, а на изменение температуры конвективных потоков, что в большинстве случаев совсем не одно и то же. Если, к тому же, термоголовка закрыта шторой, декоративным экраном или расположена в нише, то способность терморегулятора корректно влиять на температуру воздуха в помещении снижается ещё больше. Даже ширина подоконника существенно влияет на работу терморегулятора. Можно выйти из положения установкой термоголовкой с выносным датчиком (рис. 9), но длина её медной капиллярной трубки ограничена двумя метрами и прокладывать эту трубку придётся открыто, что не добавит эстетики в дизайн помещения.
Рис. 10. Положение золотника клапана при настройке
термоголовки в позицию «3»
Вторым недостатком термоголовок является то, что они поддерживают уровень температуры воздуха в помещении, заданный пользователем, вне зависимости от реальных потребностей в каждый отдельно взятый момент времени. То есть, терморегулятору безразлично, дома находятся жильцы или нет, спят они или бодрствуют. Возможно, и есть щепетильные граждане, которые перед сном или перед уходом на работу перенастраивают термоголовку на пониженный температурный режим. Но в этом случае вряд ли можно назвать такое регулирование полноценно «автоматическим».
Третий существенный недостаток терморегуляторов с термоголовками заложен в самом принципе их работы. При настройке в позицию «3», соответствующую, как правило, температуре воздуха +20 °С, золотник термостатического клапана поднят от седла всего на 0,22 мм (рис. 10).
Столь малое сечение проходного канала приводит к увеличению в нём скорости теплоносителя выше допустимой (1,5 м/с), что вызывает появление шума в системе отопления. Проблема ещё больше усугубляется при загрязнённом теплоносителе.
Избежать шума в радиаторных терморегуляторах, а заодно и разместить термочувствительный элемент в удобной для пользователя зоне поможет использование комнатного термостата. Такие термостаты, управляющие системой отопления жилого помещения, прочно вошли в арсенал современной отопительной техники.
Рис. 11. Сервопривод VT.TE 3042.A Рис. 12. Схема управления радиатором с помощью комнатного термостата
Термостат работает в паре с сервоприводом термостатического клапана (рис. 11, 12), установленного на отопительном приборе или на коллекторе.
Рис. 13. Комнатные термостаты без функции программирования
Когда температура воздуха в обслуживаемом помещении опускается ниже величины, установленной пользователем, термостат подаёт напряжение на нормально закрытый привод, и клапан открывается, пропуская теплоноситель в отопительный прибор или в петлю тёплого пола.
Как только температура воздуха достигнет значения уставки, напряжение с сервопривода снимается, и циркуляция теплоносителя прекращается до начала следующего цикла.
При работе с нормально открытым клапаном происходит обратная ситуация: при повышении температуры воздуха сверх уставки, подаётся питание на привод, который перекрывает циркуляцию теплоносителя. При этом, термостатический клапан находится либо в открытом, либо в закрытом положении, что исключает появление шума.
У простейших комнатных термостатов, таких как VT.AC701 и VT.АС602 (рис. 13), есть лишь две функции: измерение температуры воздуха и переключение контактов при отклонении этой температуры от заданной.
Казалось бы, всё просто. Но давайте представим реальный рабочий день обычной семьи. Утром, когда домочадцы поднимаются с постелей, завтракают и собираются на работу, учёбу и т.п., температура воздуха в помещениях должна поддерживаться на уровне 20–22 °С. Затем квартира остаётся на попечение кошек и собак, и вполне достаточно, чтобы температура не опускалась ниже 14–15 °С. Вечером семья возвращается домой, и до тех пор, пока все не улягутся в постель, нужно снова поддерживать 20°С. Наконец, семья уснула. Для нормального здорового сна температура воздуха в помещении не должна превышать 17 °С.
Получается, что жильцу несколько раз в день придётся подходить к комнатному термостату и менять его настройку. Но даже в этом случае комфортная температура наступит не сразу. В зависимости от тепловой инерционности конструкций и использованного отопительного оборудования тепловой эффект проявится лишь через 20–30 мин., а то и позже.
Можно, конечно, ничего не регулировать, а по-старинке открывать и закрывать форточку, установив на термостате стабильные 22 °С. Владельцы частных домов, коттеджей и квартир, оборудованных теплосчетчиками такому решению уже сейчас не обрадуются. Ведь платить за «открытую форточку» и нагрев «мирового пространства» им приходится из своего кармана. Тем, у кого теплосчетчики ещё не установлены, можно этот метод использовать, если им нравится бегать к форточкам и хлюпать носом от постоянных сквозняков.
Рис. 14. Хронотермостат VT.AC709
Гораздо разумнее поступит тот, кто вместо обычного термостата установит электронный хронотермостат VT.AC709 (рис. 14).
В двойном выигрыше окажутся обладатели системы теплого пола. Дело в том, что кроме встроенного датчика температуры воздуха помещения, этот хронотермостат комплектуется выносным датчиком температуры теплого пола. Какой из датчиков будет рабочим, выбирает сам пользователь. То есть, регулирование может вестись либо по температуре воздуха помещения, либо по температуре поверхности теплого пола. Если задействовать оба датчика сразу, то регулирование будет вестись по температуре воздуха в помещении, а выносной датчик будет выполнять аварийную функцию. При превышении температуры пола заданной пользователем уставки, прибор разомкнёт контакт подачи напряжения на сервопривод. Такая функция важна там, где используется напольное покрытие, не допускающее перегрева (например: паркет, ламинат, ковролин).
Хронотермостат позволяет программно задавать режимы отопления в разное время рабочих суток и выходных дней. Для этого каждые сутки условно делятся на 6 периодов, время начала каждого из которых задаётся пользователем. То есть, при 5-дневной рабочей неделе надо запрограммировать 6 периодов для пяти суток (рабочих) и 2 х 6=12 периодов для выходных дней. Для каждого из назначенных периодов задаётся требуемая температура воздуха или пола (при назначении в качестве рабочего выносного датчика).
В любой момент времени хронотермостат позволяет вмешаться в программу и перейти на режим ручного управления. Например, кто-то пришел с работы раньше обычного. Перейдя на режим временного ручного управления, он назначает нужную температуру, и прибор будет её поддерживать до конца текущего программного периода, игнорируя программную настройку, а затем автоматически вернётся к работе по программе.
В обычных комнатных термостатах гистерезис (разницу между температурами размыкания и замыкания контактов) является фиксированной величиной и составляет, как правило, 1 °С. Это значит, что при настройке термостата на требуемую температуру воздуха 20°С, подача сигнала на включение отопление произойдёт при температуре 19 °С, а отключится сигнал при температуре 21 °С. Кого-то такой перепад устраивает, а кому-то желательно поддерживать температуру более точно. Кому-то, наоборот, желательно, чтобы включение/выключение отопительного контура происходило реже. В хронотермостате VT.AC709 гистерезис можно настраивать самостоятельно в диапазоне от 0,5 до 10 °С.
Многие владельцы обычных комнатных термостатов замечают, что температура воздуха, фиксируемая термостатом, часто отличается от температуры, показываемой обычным комнатным термометром. Причин тому может быть несколько: разная температура в разных точках помещения, нагрев прибора при работе, неверная калибровка и т.п. Приходится держать в уме некую поправку, чтобы постоянно корректировать настройку на эту величину. Хронотермостат VT.AC709 имеет режим ручной калибровки встроенного датчика в диапазоне ±9,9 °С. Введённая пользователем поправка, будет всегда учитываться автоматически.
Выносной датчик может использоваться не только для систем тёплых полов, он может устанавливаться на трубопровод. Посредством хронотермостата в этом случае можно программно поддерживать заданную температуру трубопровода в диапазоне от 35 до 95 °С.
Программирование и управление хронотермостатом достаточно простое и осуществляется с помощью четырех кнопок (рис. 15).
Рис. 15. Информация, отображаемая на экране и назначение кнопок управления VT.AC709
(синим цветом показано значение заводских настроек)
Управление температурой воздуха в помещениях с помощью хронотермостатов является наиболее экономичным, современным и удобным способом поддержания требуемого микроклимата.
Автор: Поляков В.И.